为什么是韦达被称为“近代代数学之父”
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从算术到代数的历史,被现代人划分为三个历史阶段,花拉子米、丢番图、韦达这三个数学家就是相应历史阶段的标志性人物。
花拉子米所代表的时期,被称为“文辞代数”阶段,我们现在只是享用他提出的“代数”、“移项”、“合并”等术语,像他那样用普通文辞来表达数学,不仅烦琐而且易起歧义,已经被彻底抛弃。丢番图用音节的首字母缩写来表示数,开创了“缩写代数”阶段。韦达也是用字母表示了数,但他引领的阶段被称为“符号代数”阶段,其本人也被尊称为“近代代数学之父”。丢番图要比韦达早1200多年,而且我们现在还在用缩写的办法来表达意义。数学中计量单位的字母表示,就是运用了缩写的办法。比如,长度单位“米”的英文单词是“meter”,所以单位“米”用字母“m”来表示;在“meter”加前缀“centi”就表示米的百分之一,所以厘米“centimeter”就缩写为“cm”。生活中也在广泛运用缩写来传递信息,如停车场的英文是parking lot,所以就用“P”表示停车场。来自美国肯塔基州的炸鸡(Kentucky Fried Chicken)也被简称为“KFC”……也就是说,丢番图用字母表示数比韦达早得多,而且创造的办法也很有价值,但为什么偏偏是韦达被尊称为“近代代数学之父”呢?
我们还得回到历史中。丢番图与韦达虽然都在用字母表示数,但两者的根本区别在于表示的是一个数还是一类数。丢番图因为用缩写的办法,数学史走进小学数学课堂:案例与剖析所以每一个字母都具有潜在的特定意思,只不过有所简略而已。这样,每一种方程都具有独自的特点,只能按照其本身的特点和细节来处理,一种方程就需要一个特殊的解法。所以,丢番图解方程一题一法。有人打趣道:看了丢番图解100个方程的方法,还是不知道如何解第101个方程,这无疑耗去了数学家们巨大的精力。也正因为如此,16世纪意大利天才代数学家卡当在其巨著《大法》中记录的方程种类就有66种之多!韦达的高明之处在于其所用的字母已经不表示任何具体的意思,只是一个符号而已,若用一个方块图、一个小花图也丝毫不影响所列代数式的意义,它滤去了数学关系的实际情境,从而引导人们从一般意义上去关注数量中的共性,谋求一类问题的统一解法,将人的认识和推理提高到一个更高的理性水平,呈现了代数的本质。丢番图方法的本质是替代,而韦达方法的本质是抽象,是数学思想的进化。
很显然,字母表示数的过程,不是字母替代文字的过程,而是具体数量符号化的过程。把现实课堂中的儿童放在历史的视野中,他们也是人类的孩子,他们的认知发展可能各具特点,但总体上不可能违背人类认识提升的规律。因而结合人类认识提升的历史阶段看,用字母表示数意味着孩子认识产生的递进是:字母不仅可以表示未知数,还可以表示已知数;字母不仅可以表示特定的意义,还可以表示变化的一类数量;不仅可以在缩写水平上运用字母,还可以在符号水平上运用字母。
最后,如果你足够细心,你一定发现了虽然“缩写代数”被划分为代数学发展的第二个阶段,但丢番图写《算术》是3世纪的事情,而花拉子米出版《还原与对消的科学》已经是8世纪(783年)的事——对,这就是历史。数学内部是讲逻辑的,但它的发展是不合逻辑的,充满着反复、曲折、直觉,乃至错误。历史的顺序不是数学内部的顺序,也不是教育的顺序。这可以说明,历史不能简单地在课堂中复制,只能被拿来为教育所用。
《数学史——走进小学数学课堂:案例与剖析》
蔡宏圣/著
教育科学出版社2016年出版
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